Verfahren zur Abbildung spannungsgeführter Hochspannungsgleichstrom-Übertragungssysteme in Netzplanungsprozessen

Europäische und nationale klimapolitische Ziele bedingen die Umstellung der Stromerzeugung von größeren, lastnahen Kraftwerksblöcken auf Basis fossiler Brennstoffe zu mitunter lastfernen Energiewandlungseinheiten auf Basis erneuerbarer Energien. Zudem forciert die Europäische Union (EU) einen diskriminierungsfreien Stromhandel mit EU-weit unbeschränkten Handelskapazitäten. Folglich steigt der Transportbedarf im europäischen Verbundnetz hinsichtlich Höhe und Entfernung bei gleichbleibender Anforderung an die Versorgungssicherheit. Mit der spannungsgeführten Hochspannungsgleichstromübertragung (VSC-HGÜ) steht eine Technologie zur Verfügung, mit dessen Einsatz sowohl zusätzliche Übertragungskapazitäten geschaffen als auch die Systemstabilität im europäischen Verbundnetz über ein systemdienliches Verhalten positiv beeinflusst werden kann. Im Rahmen der Netzausbauplanungen des Verbundsystems wird die VSC-HGÜ nur dann regelmäßig als Maßnahme herangezogen, wenn der ACLeitungsausbau die Transportaufgabe nicht angemessen lösen kann. Die Möglichkeiten der Einflussnahme auf die verschiedenen Aspekte der Systemstabilität spielen dann eine untergeordnete Rolle. Dies ist mit der unzureichenden Abbildung der VSC-HGÜ in den bestehenden Netzplanungsprozessen zu begründen. Gegenstand der vorliegenden Dissertationsarbeit ist ein Verfahren zur Abbildung des systemdienlichen Verhaltens von VSC-HGÜ-Systemen innerhalb der Netzausbauplanung. Dazu werden herstellerübergreifend die inhärenten Technologiepotenziale mit Regelstrukturen kombiniert und für den konkreten Einsatz spezifiziert. Die Spezifizierung der Umrichter und des DC-Übertragungssystems erfolgt auf Basis einer vorangehenden Charakterisierung der vorausgewählten, ACseitigen Netzanschlusspunkte. Auf dieser Grundlage können die Umrichter, abhängig von den Anforderungen an das systemdienliche Verhalten, mit passenden Regelstrukturen ausgestattet und im Systemkontext parametriert werden. Die Parametrierung erfolgt automatisiert unter Einsatz einer optimalen Ausgangsrückführung. Das Ergebnis ist ein Effektivwert-Modell, welches sich in Analysen zur Systemstabilität einsetzen lässt. Durch die Kombination einzelner Verfahrensbausteine ist das Verfahren auf bereits projektierte und realisierte VSC-HGÜ-Systeme ebenso anwendbar wie initiale Projektideen. Die Validierung des Verfahrens erfolgt anhand einer Anwendung auf die im Jahr 2015 in Betrieb gegangene VSC-HGÜ-Verbindung zwischen Frankreich und Spanien. Exemplarische Zeitbereichssimulationen zeigen die mögliche Einflussnahme auf die Stabilität von ausgewählten Synchrongeneratoren auf. Diese Analysen dokumentieren den Mehrwert einer einsatzorientierten Abbildung der VSCHGÜ-Technologie in Systemanalysen innerhalb der Netzausbauplanung.